smart4life

Smart Materials and Electronics for Life

Der Zukunftscluster-​Finalist „Smart Materials and Electronics for Life“ (smart4life) aus der Re­gi­on Dres­den er­mög­licht dis­rup­ti­ve Ent­wick­lun­gen an der Schnitt­stel­le zwi­schen Elek­tro­nik und Me­di­zin. In sei­ner Vi­si­on von der ad­ap­ti­ven Me­di­zin­tech­nik der Zu­kunft wer­den per­so­na­li­sier­te Im­plan­ta­te oder das in vivo-​Monitoring von Ope­ra­ti­ons­wun­den Wirk­lich­keit.

Das Zukunftscluster smart4life – Smart Materials and Electronics for Life verbindet elektronische und biologische Systeme. Im Vordergrund ist eine menschliche Hand mit einem flexiblen elektronischen Dünnschichtbauteil zu sehen, im Hintergrund die Frauenkirche als Symbol für die Region Dresden.
Smart4life – Smart Ma­te­ri­als and Elec­tro­nics for Life ver­bin­det elek­tro­ni­sche und bio­lo­gi­sche Sys­te­me. Quel­le: © Fre­de­rik Nehm, TU Dres­den

Was macht den Zukunftscluster-​Finalisten aus?

Durch die Ver­schmel­zung bio­lo­gi­scher und elek­tro­ni­scher Pro­zes­se kön­nen die Gren­zen zwi­schen elek­tro­ni­schen Schal­tun­gen und le­ben­den Or­ga­nis­men auf­ge­ho­ben wer­den. Damit könn­ten bio­lo­gi­sche Pro­zes­se in le­ben­den Ge­we­ben di­rekt di­gi­ta­li­siert wer­den und bio­lo­gi­sche Kom­mu­ni­ka­ti­ons­pro­zes­se mit­hil­fe di­gi­ta­li­sier­ter In­for­ma­ti­on steu­er­bar sein. Ziel von smart4life ist es, die neue bio-​interaktive Elek­tro­nik als Schlüs­sel­tech­no­lo­gie für bahn­bre­chen­de An­sät­ze in me­di­zi­ni­scher Dia­gnos­tik und The­ra­pie nutz­bar zu ma­chen. Davon aus­ge­hend sol­len neue me­di­zi­ni­sche Pro­duk­te rea­li­siert wer­den. Der Dresd­ner Zukunftscluster-​Finalist setzt dabei auf den Zu­sam­men­schluss von Me­di­zin und Ma­te­ri­al­wis­sen­schaf­ten. Be­reits früh­zei­tig sol­len zudem Aspek­te wie Da­ten­si­cher­heit, De­sign, Re­cy­cling und Nut­zer­ak­zep­tanz mit ein­be­zo­gen wer­den.

Wel­che Vor­tei­le bringt der An­satz für den In­no­va­ti­ons­stand­ort Deutsch­land?

Di­gi­ta­le In­for­ma­ti­ons­ver­ar­bei­tung mit Hilfe von Elek­tro­nik hat na­he­zu alle Le­bens­be­rei­che ver­än­dert. Wäh­rend im Re­gel­fall an­or­ga­ni­sche, sta­ti­sche Ma­te­ria­li­en hier­für ge­nutzt wer­den, zei­gen sol­che neuen An­sät­ze zu einer Elek­tro­nik auf Basis or­ga­ni­scher Ma­te­ria­li­en ver­bes­ser­te Ei­gen­schaf­ten: me­cha­ni­sche Fle­xi­bi­li­tät, Trans­pa­renz und bio­lo­gi­sche Ab­bau­bar­keit. Auf Basis die­ser Schlüs­sel­tech­no­lo­gie sind viel­fäl­ti­ge dis­rup­ti­ve An­sät­ze in me­di­zi­ni­scher Dia­gnos­tik und The­ra­pie in Zu­kunft denk­bar, von denen Deutsch­land weit­rei­chend pro­fi­tiert.

Warum „Zukunftscluster-​Finalist“?

In der ers­ten Wett­be­werbs­run­de wur­den 16 Zukunftscluster-​Finalisten aus­ge­wählt, die in der Kon­zep­ti­ons­pha­se eine Clus­ter­stra­te­gie ent­wi­ckeln sol­len. Am 03. Fe­bru­ar 2021 ver­kün­de­te das BMFTR die sie­ben Zu­kunfts­clus­ter der ers­ten Runde. In­for­ma­ti­on hin­sicht­lich der neun ver­blie­be­nen Fi­na­lis­ten die­ser vor­he­ri­gen Kon­zep­ti­ons­pha­se fin­den Sie hier. 

Wei­te­re Hin­ter­grund­in­for­ma­tio­nen zu smart4life

Mit den fol­gen­den Tex­ten stellt sich Ihnen der Zukunftscluster-​Finalist smart4life vor.

In der Vi­si­on von smart4life soll durch eine Ver­schmel­zung bio­lo­gi­scher und elek­tro­ni­scher Pro­zes­se die Gren­ze zwi­schen elek­tro­ni­schen Schal­tun­gen und le­ben­den Or­ga­nis­men auf­ge­ho­ben und eine ziel­ge­rich­te­te Steue­rung bio­lo­gi­scher Kom­mu­ni­ka­ti­ons­pro­zes­se in le­ben­den Ge­we­ben mit­tels di­gi­ta­li­sier­ter In­for­ma­ti­on er­mög­licht wer­den. Ziel von smart4life ist die Ent­wick­lung einer neu­ar­ti­gen bio-​interaktiven Elek­tro­nik, um diese als Schlüs­sel­tech­no­lo­gie für viel­fäl­ti­ge An­sät­ze in der me­di­zi­ni­schen Dia­gnos­tik und The­ra­pie ein­zu­set­zen. Eine spe­zi­el­le Sen­so­rik in fle­xi­blen Wund­auf­la­gen oder Im­plan­ta­ten, wel­che Kör­per­funk­tio­nen über­wa­chen, Wirk­stof­fe ab­ge­ben und sich nach voll­ende­tem Zweck rück­stands­los auf­lö­sen, könn­ten bei­spiels­wei­se eine ef­fek­ti­ve Über­wa­chung von Hei­lungs­pro­zes­sen oder eine dem Be­darf an­ge­pass­te, ziel­ge­rich­te­te Steue­rung bio­lo­gi­scher Pro­zes­se er­lau­ben – ganz ohne schwe­res Gerät und lan­gem Auf­ent­halt im Kran­ken­haus, dafür mit ma­xi­ma­ler Mo­bi­li­tät und kaum merk­li­cher Tech­no­lo­gie. Das würde nicht nur den Pa­ti­en­ten­all­tag er­leich­tern und für eine schnel­le­re Ge­ne­sung sor­gen, son­dern durch zu­neh­men­de Ver­la­ge­rung hoch­funk­tio­na­ler Me­di­zin­tech­nik in den häus­li­chen Point-of-Care Be­reich auch eine Ent­las­tung des Ge­sund­heits­sys­tems mit sich brin­gen.

Zur Rea­li­sie­rung die­ser Vi­si­on setzt smart4life auf die Bil­dung neuer Syn­er­gien. Das Netz­werk ver­eint viel­fäl­ti­ge Ex­per­ti­sen aus For­schung und In­dus­trie in Dres­den und Um­ge­bung: aus Phy­sik, In­ge­nieurs­we­sen und Che­mie ent­ste­hen neu­ar­ti­ge Ma­te­ria­li­en, Sen­so­ren und Tech­no­lo­gien. Hinzu kom­men Me­di­zin und Bio­lo­gie mit Ideen zur Um­set­zung die­ser An­sät­ze in dis­rup­ti­ve Me­di­zin­tech­nik. Ver­ant­wort­li­che aus den Rechts-​ und Ge­sell­schafts­wis­sen­schaf­ten ge­währ­leis­ten die Ein­hal­tung der Da­ten­si­cher­heit und un­ter­stüt­zen eine rei­bungs­lo­se Über­füh­rung in li­zen­zier­te und ge­sell­schaft­lich ak­zep­tier­te Me­di­zin­pro­duk­te.

smart4life ver­eint Schlüs­sel­er­kennt­nis­se aus grund­le­gen­der For­schung ver­schie­de­ner Part­ner in Dres­den. Die or­ga­ni­sche Elek­tro­nik bil­det seit über 20 Jah­ren am Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät (TU) Dres­den die For­schungs­grund­la­ge zur Ent­wick­lung neu­ar­ti­ger, hoch­funk­tio­na­ler Bau­tei­le wie or­ga­ni­scher So­lar­zel­len, Leucht­di­oden, Tran­sis­to­ren und Sen­so­ren. Ihre in­hä­ren­ten Ei­gen­schaf­ten prä­de­sti­nie­ren sie dabei für den Ein­satz im Life Science-​Sektor. Neben den elek­tro­ni­schen Bau­ele­men­ten er­mög­li­chen fun­da­men­ta­le For­schungs­er­geb­nis­se im Be­reich Ma­te­ri­al­ent­wick­lung völ­lig neue Mög­lich­kei­ten zur Ein­stel­lung von Ma­te­ri­al­pa­ra­me­tern.

Wei­te­re ex­zel­len­te For­schungs­er­geb­nis­se lie­fert bei­spiels­wei­se das Max-​Bergmann-Zentrum für Bio­ma­te­ria­li­en, eine ge­mein­sa­me Ein­rich­tung des Leibniz-​Institut für Po­ly­mer­for­schung Dres­den e. V. (IPF) und der TU Dres­den. Zu die­sen Er­geb­nis­sen ge­hö­ren unter an­de­rem neue Prin­zi­pi­en für bio-​responsive Po­ly­mer­sys­te­me, die eine bio­lo­gisch rück­ge­kop­pel­te Be­reit­stel­lung und Bin­dung von bio­ak­ti­ven Sub­stan­zen mög­lich ma­chen. Dar­auf auf­bau­end konn­ten be­reits neu­ar­ti­ge Me­di­zin­pro­duk­te sowie Ma­trix­ma­te­ria­li­en her­ge­stellt wer­den. Elek­trisch leit­fä­hi­ge, bio­re­spon­si­ve Hy­dro­ge­le als er­folg­rei­che Kom­bi­na­ti­on von Biohybrid-​Materialien stel­len zu­sätz­li­che grund­le­gen­de For­schungs­er­geb­nis­se für smart4life dar.

Auch die HTW Dres­den ist dank ihrer star­ken Pra­xis­ori­en­tie­rung und Ex­zel­lenz im For­schungs­trans­fer ein wich­ti­ger Ak­teur bei smart4life. So wur­den u. a. neue bio­ba­sier­te Ma­te­ria­li­en ent­wi­ckelt und pa­ten­tiert. Aus die­sen konn­ten fle­xi­ble bio­kom­pa­ti­ble or­ga­ni­sche Sub­stra­ten mit ers­ten Sen­so­ren und Schal­tun­gen rea­li­siert wer­den. Zu­sam­men mit der TU Dres­den und wei­te­ren re­gio­na­len Ak­teu­re bil­det die HTW Dres­den eine Keim­zel­le für neue, dis­rup­ti­ve Tech­no­lo­gien.

In der Kon­zep­ti­ons­pha­se be­schäf­tig­te sich das Team des Zukunftscluster-​Finalisten smart4life in­ten­siv mit der Aus­ge­stal­tung von in­no­va­ti­ven Pro­jek­ten auf dem Ge­biet der Bio­elek­tro­nik. Um eine mög­lichst krea­ti­ve und pro­duk­ti­ve At­mo­sphä­re zu schaf­fen, wur­den eine Kick-Off Ver­an­stal­tung, ein In­no­va­ti­ons­fo­rum sowie meh­re­re Krea­tiv­work­shops durch­ge­führt. Dazu wur­den Ex­per­tin­nen und Ex­per­ten aus ver­schie­de­nen Fach­ge­bie­ten der In­dus­trie und For­schung ein­ge­la­den. Die ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­se fan­den di­rek­te An­wen­dung in der Pro­jekt­pla­nung und Aus­rich­tung des Clus­ters. Da­durch wurde smart4life op­ti­mal in die be­stehen­de Industrie-​ und For­schungs­land­schaft in Dres­den und Sach­sen in­te­griert. Zu­sätz­lich wur­den bei den Ver­an­stal­tun­gen recht­li­che und ethi­sche Aspek­te sowie in­no­va­ti­ons­be­glei­ten­de Maß­nah­men zur För­de­rung der Trans­la­ti­on, Fach­kräf­te­si­che­rung, Wis­sen­schafts­kom­mu­ni­ka­ti­on und ge­sell­schaft­li­cher Ak­zep­tanz mit Ex­per­tin­nen und Ex­per­ten auf die­sen Ge­bie­ten dis­ku­tiert. Or­ga­ni­siert und durch­ge­führt wur­den die Ver­an­stal­tun­gen, die Aus­ge­stal­tung des Haupt­an­tra­ges sowie die Ein­bin­dung der durch Pro­jekt­teams er­ar­bei­te­ten Pro­jekt­an­trä­ge unter Lei­tung eines fünf­köp­fi­gen Steue­rungs­ko­mi­tees und mit­hil­fe einer acht­köp­fi­gen Kern­grup­pe.

Auf einen Blick
  • Pro­jekt­lauf­zeit: 01.05.2020 bis 31.10.2020
  • Zu­wen­dung des Ver­bun­des: 192.251,6 € (inkl. Pro­jekt­pau­scha­le)
  • Zu­wen­dungs­emp­fän­ger: Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Dres­den; Hoch­schu­le für Tech­nik und Wirt­schaft Dres­den